[发明专利]一种基于GCC-PATH方法的噪声定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于GCC‑PATH方法的噪声定位方法及系统，其方法包括S1各麦克风监测点接收噪声信号，对噪声信号处理以得到各麦克风监测点各自相应的处理后的噪声信号；S2计算得到两路处理后的噪声信号相应的互功率函数；S3、根据互相关函数和互功率谱的关系，计算得到相应的广义互相关函数；S4、基于各A/D采样点数值对对广义互相关函数进行峰值检测，进而计算得到两麦克风监测点监测到噪声信号之间的时间延迟；S5基于所述时间延迟对噪声信号进行定位；步骤S4中，还包括在各相邻两A/D采样点之间进行插值处理以及基于两麦克风监测点之间的间距、麦克风监测点设备采样率、声速信息确定A/D采样点数值的取值范围。本发明可提高时间延迟的计算精度以及计算速度。

技术领域

本发明属于噪声信号检测技术领域，具体涉及一种基于GCC-PATH方法的噪声定位方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越复杂的场景对目标定位技术提出更高的要求。早期的主动式目标定位技术通过主动发射探测信号，如电磁波、超声波等，接收经环境反射回来的探测信号后，分析计算得到目标在空间中的具体位置。与之对应的被动式目标定位技术，由于不需要测量装置主动发出探测信号，相比之下具有体积小、功耗低、隐蔽性强、适用范围广和对环境影响小等优点。因此，被动式定位技术如今被许多学者深入研究，并将成果成功应用在包括国防、安保、仓储、生态环境监测等领域。

声源定位技术是一种典型的被动式定位技术，主要原理是通过声音接收器接收声源发出的声音信号，然后通过一系列的信号处理手段分析信号的相关参数得到声源的位置信息。现有的声源定位技术主要分为基于信号到达时间差的声源定位(TDOA)，基于信号到达时间的声源定位(TOA)，基于信号入射角度的声源定位(DOA)，基于信号到达强度的声源定位(RSSI)等方法。其中，基于TDOA的声源定位方法是被广泛使用的声源定位方法之一，目前研究也较多。

例如申请号为CN202111003228.2的中国专利，其公开了一种基于声音信号到达时间差的声源定位解析解计算方法及装置，装置包括麦克风阵列、前置放大器、数据采集模块以及计算机。本发明采用五个麦克风组成阵列，其构型满足声源位置解算线性方程组的系数矩阵可逆，同时获取五路声音信号，利用PHAT为加权函数的广义互相关算法得到观测信号之间的时间延迟，然后根据时间延迟求解得到声源的三维坐标以及声源发声到麦克风接收信号时间差的解析解。本发明通过特定选取麦克风阵列，实现三维空间中点声源坐标的解析求解，具有准确度高、体积小、功耗低和对环境影响小等特点。又例如申请号为CN201410451825.5的中国专利，其公开了一种基于支配相关的多稀疏声源定位方法，包括：将通过麦克风阵列接收的声源信号转化成数字声音信号；提取每个麦克风的数字声音信号的频谱；利用相邻时间相同频点上所有麦克风的数字声音信号的频谱计算每个频点上的空间相关矩阵；提取空间相关矩阵的主特征向量；确定每个频点上所有麦克风对的时间延迟集合；采用迭代的方法，计算每个频点上处于支配地位的声源入射方向的方位角；对所有频点上的处于支配地位声源入射方向的方位角进行统计分析，确定最终的声源入射方向和声源个数。该方法考虑了声学鲁棒性，适用于多稀疏声源的实时定位。

由上述可见，时间延迟对于声源的定位精度由为重要，因此如何提高时间延迟的计算精度，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于GCC-PATH方法的噪声定位方法及系统，可提高噪声定位过程中对于时间延迟的计算精度，进而提高声噪声定位的精度，且时延计算的时间快，加快了噪声定位时间。

本发明采用以下技术方案：

一种基于GCC-PATH方法的噪声定位方法，包括步骤：

S1、各麦克风监测点接收噪声信号，对噪声信号进行A/D采样处理、分帧处理、短时傅里叶变换处理，以得到各麦克风监测点各自相应的处理后的噪声信号；

S2、将其中两路处理后的噪声信号进行共轭相乘计算，以得到两路处理后的噪声信号相应的互功率函数；